圆柱螺钉断裂失效分析试验

12.9级内六角圆柱头螺钉，规格为M4×12，材料SCM435钢，表面镀黑锌。

在安装时内六角圆柱螺钉在头杆处断裂。

 试验过程与结果

断裂件检查，螺钉在头杆处断裂，断裂件杆部见图15-1；断裂件头部断口，呈扭转塑性断裂特征，箭头所指为最后扭断区，见图15-2。

   图15-1  断裂件杆部形貌                图15-2   头部断口宏观形貌

扫描电镜对断口进行观察，整个断口形貌均为韧窝塑性断裂形貌，且韧窝具有明显的方向性，韧窝延展方向均指向断裂源位置，见图15-3、图15-4。

       图15-3  韧窝断口                   图15-4   方向性明显的韧窝    

断裂件化学成分分析，成分分析结果符合SCM435钢材料的要求。

断裂件心部硬度试验，标准规定心部硬度385～435HV10，硬度试验结果为，431～428 HV10，符合《ISO898.1-1999》标准要求，

    断裂件进行金相检查，从断口附近截取金相样品，制样后观察，组织为调质处理的回火索氏体组织，见图15-5。

图15-5  回火索氏体

 分析与讨论

断裂件的化学成分分析、心部硬度、金相组织符合技术要求。表明断裂件的材料合格，热处理工艺正常。

断裂件的整个断口形貌均为韧性延展断裂，且断口韧窝具有明显的方向性，为扭转断裂特征。

该M4小螺钉在安装是由于安装过载，使螺钉扭转断裂失效。

 结论与启示  

（1）该螺钉断裂失效是由于安装过载，使螺钉扭转断裂失效。

（2）小螺钉在安装时要控制好安装应力，防止安装应力过大造成螺钉扭转断裂。